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Pumpenloser, durch Ventilator luftgekühlter Quecksilberdampf-Vakuumentladungsapparat
mit aus Eisen bestehendem Metallgefäß Es ist bereits bekanntgeworden, den Wärmeaustausch
bei Gleichrichtern dadurch günstiger zu gestalten, daß die in Frage kommenden Oberflächen
des Gleichrichtergefäßes bei unverändertem Raumwinkel vergrößert werden. Bei den
bekannten Gleic$richtern ist zu diesem Zweck die Gefäßwandung wellenförmig gestaltet
und insbesondere aus Wellblech hergestellt.
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Bei Kühlung eines Gleichrichters mittels eines gasförmigen Mediums,
wie Luft, muß die gekühlte Oberfläche erheblich größer als bei Flüssigkeitskühlung
sein; um das Temperaturgefälle zwischen den Wandungen des zu kühlenden Gefäßes und
der Kühlluft auf einen zulässigen Betrag herabzumindern, wenn man nicht praktisch
unerwünscht große Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels anwenden will. Die
erwähnte wellenförmige Gestaltung der Vakuumgefäßwandung ist kompliziert und insbesondere
mit Schwierigkeiten verknüpft, wenn es sich darum handelt; mehreren bevorzugt zu
kühlenden Gefäßwandungsteilen, etwa dem konischen Teil unmittelbar oberhalb der
Quecksilberkathode und einem Kühldom, eine vergrößerte Kühlfläche zu geben.
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Die Erfindung bezieht sich auf pumpenlose, .durch Ventilator luftgekühlteuecksilberdampf-Vakuumentladungsapparate
mit- aus Eisen bestehendem Metallgefäß, die zur Führung des Kühlluftstromes von
mantelartigen Leitflächen umgeben sind, insbesondere derart, daß der Kühlluftstrom
zuerst den sich an die O_uecksilberkathode anschließenden konischen Wandungsteil
bestreicht, danach die Außenwandungen des Kondensationsdomes und schließlich die
anodenarmartigenRohre des Gleichrichters, in denen die Anoden untergebracht sind.
Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung so
getroffen; daß zwischen
bevorzugt zu kühlenden Wandteilen des Metallgefäßes und den den Kühlluftstrom führenden
Leitflächen zusätzliche, das Vakuumgefäß mantelartig umgebende und Wellen-oder mäanderförmig
ausgebildete Kühlflächen vorgesehen sind und daß die Zwischenräume zwischen dem
Metallgefäß und den zusätzlichen Kühlflächen mit einem Medium gefüllt sind, das
gut wärmeleitend ist und keine oder wenig freie Wasserstoffionen enthält bzw. freigibt.
Man erreicht hierdurch unter Beibehaltung der einfach und bequem herzustellenden
normalen, glattzylindrischen Ausführungsform der Gefäßwandung bzw. Gefäßwandungsteile
eine erhebliche Vergrößerung der Kühlwirkung bevorzugt zu kühlender Wandungsteile
wie des konischen Wandungsteils unmittelbar oberhalb,der Kathode bzw. des Kühldomes.
Zudem hat man eine gewisse Freiheit in der Wahl des mittleren Durchmessers der zusätzlichen
Kühlfläche und kann auch dadurch den jeweiligen praktischen Anforderungen in gewünschter
Weise Rechnung tragen. Ferner kann die Vakuumgefäßwandung bei gut wärmeleitendem
Kontakt mit der zusätzlichen Kühlfläche gewünschter Weise aus dem billigen Metall
Eisen hergestellt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch Eindringen von
Wasserstoffionen aus dem im Raum zwischen zusätzlicher Kühlfläche und Vakuumgefäßwandung
befindlichen Medium im den Vakuumraum eine Verschlechterung des Vakuums eintritt.
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Um den guten Wärmekontakt zwischen der zusätzlichen Kühlfläche und
dem betreffenden Teil der Vakuumgefäßwandung herzustellen, kann als Medium in dem
dazwischen befindlichen Raum vorteilhaft eine Flüssigkeit vorgesehen sein, welche
keine oder wenig freie Wasserstoffionen enthält. Solche Flüssigkeiten sind z. B.
Benzol, Toluol, Xylol, Trichloräthylen, säurefreie 51e, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthan,
Aceton, Schwefelkohlenstoff, Anilin, Methyläther, Athyläther, Methylchlorid, Methylalkohol,
Äthylalkohol.
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Diese Kühlflüssigkeit erwärmt sich dann an der Wandung des eigentlichem
Vakuumgefäßes, wodurch ein an dieser Wandung aufsteigender Flüssigkeitsfilm entsteht.
Dieser Film fließt dann an der durch den Luftstrom gekühlten Wandung herunter und
gibt infolge dieses durch die Temperaturunterschiede in der Flüssigkeit erzeugten
Umlaufs seine Wärme ab. Zweckmäßigerweise wird die Kühlflüssigkeit nach der Seite
der Atmosphäre vollständig abgeschlossen, um ein Verdampfen zu vermeiden.
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Ein weiteres Mittel zur Erzeugung eines guten Wärmekontaktes besteht
darin, daß der Zwischenraum zwischen den beiden Wandungen durch ein Metall ausgegossen
wird, welches mit den beiden Wandungen in gutem Wärmekontakt steht. Als Ausgußmetalle
eignen sich nicht zu hoch schmelzende Metalle, wie z. B. Zink oder Zinn.
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Pumpenlose Ouecksilberdampfgleichrichter mit Metallwandung bzw. Eisenwandung
waren an sich bereits bekannt. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, bei flüssigkeitsgekühlten
Vakuumentladungsapparaten, z. B: Quecksilberdampfgleichrichtern, mit einem hochvakuümdichteri,
metallenen Vakuumgefäß, das aus einem Metall besteht, welches wie Eisen oder Eisenlegierungen
aus Wasser Wasserstoffionen. aufnimmt, die Einrichtung so zu treffen, daß das Gefäß
bei hohen Temperaturen entgast und dann von der Pumpe dauernd getrennt worden ist
und daß zur Verhinderung der Bildung einer Wasserstoffaufladung im Innern des Gefäßes
infolge Eindringens von freien Wasserstoffionen aus der Kühlflüssigkeit und einer
sich hieraus ergebenden, den Betrieb gefährdenden Vakuumverschlechterung die .Kühlflüssigkeit
aus einer praktisch wasserstoffionenfreien bzw. nicht abgebenden Flüssigkeit besteht:
Solche Flüssigkeiten sind die obengenannten. Auch ist bereits vorgeschlagen worden,
zwischen der Vakuumgefäßwandung und Kühlwasser eine zusammenhängende Schicht aus
einem Wasserstoffionen nicht aufnehmenden Material, insbesondere Metallen, wie Zink
oder Zinn, vorzusehen.
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An sich ist es bei Quecksilberdampfgleichrichtern mit metallenem Vakuumgefäß
bereits bekanntgeworden, das Vakuumgefäß mit einem Mantel mit gewellter Oberfläche
zu umgeben, wobei der Raum zwischen Gefäßwand und Mantel mit Öl gefüllt ist. Die
Vorbeiführung eines Kühlluftstromes an der äußeren Mantelfläche ist bei der bekannten
Anordnung jedoch nicht vorgesehen. Beim Erfindungsgegenstand wird demgegenüber die
einfache und billige Luftkühlung zweckmäßig angewendet und eine intensive Kühlung
der bevorzugt zu kühlenden Stellen mittels des Kühlluftstromes und der zusätzlichen
Kühlflächen erreicht.
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Es ist bereits bei den pumpenlosen Glasgleichrichtern bekanntgeworden,
das Vakuumgefäß zur Führung des Luftstromes mit mantelartigen Leitflächen derart
zu umgeben, daß der Kühlluftstrom zuerst den sich an die Quecksilberkathode unmittelbar
anschließenden - Wandungsteil bestreicht und danach die Außenwandungen des Kondensationsdomes
und schließlich die anodenarmartigen Rohre des Gleichrichters, in denen die Anoden
untergebracht sind. Diese Ausgestaltung ist beim Erfindungsgegenstand mit besonderem
Vorteil anzuwenden. Von der aus Metall bestehenden Gefäßwandung tritt - durch deren
gut wärmeleitende Verbindung mit den zusätzlichen Kühlflächen eine intensive Wärmeabfuhr
von den bevorzugt zu kühlenden Stellen ein, wodurch die mit der angegebenen Führung
des Kühlluftstromes erstrebte Wirkung unterstützt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. I zeigt einen Quecksilberdampfgleichrichter im Längsschnitt.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie I-I der Fig. i.
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i ist das Vakuumgefäß mit der Quecksilberkathode 2 und .den Anoden
3, die in den Anodenrohren 4. untergebracht sind. Das hochvakuumdichte Metallgefäß
i ist vor der Abtrennung von der Vakuumpumpe bei hohen Temperaturen entgast
worden.
Zum Kondensieren der Hauptmenge des aus der Kathode 2 verdampfenden Quecksilbers
dient ein Kondensationsdom 5. Über der Kathode 2 ist ein Führungsrohr 6 angeordnet,
das den Quecksilberdampf in den Kondensationsdom 5 leitet. Der Weg des Lichtbogens
ist für eine Anode durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Zum Leiten der Kühlluft
ist ein Kühlmantel vorgesehen, der im wesentlichen aus dem unteren Teil 7 und dem
oberen Teil 8 besteht. Die Kühlluft wird durch ein Rohr 9 angesaugt, streicht zunächst
an den am stärksten zu kühlenden Wandungen io vorbei und wird dann, wie durch die
Pfeile angedeutet ist, an den Außenwandungen des Kondensationsdomes 5 entlang geführt,
umströmt anschließend die Anodenrohre 4. und tritt durch die Öffnungen i i wieder
aus. Die Führung des Luftstromes läßt sich aus der Fig. i klar ersehen. Zum Erzeugen
des Luftstromes dient ein Ventilator 12 oder irgendein anderes geeignetes Gebläse.
Die Saugleitung dieses Ventilators kann mittels irgendeiner bekannten Schalteinrichtung
in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom des Gleichrichters oder mittels eines Temperaturreglers
entsprechend der Außentemperatur gesteuert werden.
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Zur Erhöhung der Kühlwirkung an bevorzugt zu kühlenden Wandteilen
ist das eigentliche Vakuumgefäß i an den Wandungen io sowie an den Wandungen des
Domes 5 von einem Kühlmantel 13 umgeben.
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Wie die Fig. 2 zeigt, hat dieser Kühlmantel eine wellenförmige Oberfläche,
so daß die wirksame Kühlfläche gegenüber den Gefäßwandungen sehr erheblich vergrößert
ist.
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In dem Raum 14 zwischen der Wandung io bzw. 5 und dem Kühlmantel 13
befindet sich entweder eine wasserstoffionenfreie Flüssigkeit oder eine einen ausreichenden
Wärmekontakt herstellende Vergußmasse, wie vorstehend angegeben ist. Die Luft streicht
dann in dem Raum 15 an dem Kühlmantel 13 vorbei.